CN103113928B - 真空碳酸钾法焦炉煤气脱硫的优化工艺及其设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种真空碳酸钾法焦炉煤气脱硫的优化工艺，该工艺包括如下步骤：将再生的碳酸钾贫液分流，一部分碳酸钾贫液输送至脱硫塔下段，与焦炉煤气气流逆向接触，循环回用；将再生的碳酸钾贫液的另一部分输送至脱硫塔上段与焦炉煤气逆向接触，进行二次洗涤，循环回用。该设备中脱硫塔上段底部的洗涤废液出口与碱槽回液口连通，所述碱槽的输入端与再生塔底部的贫液出口连通。本发明利用碳酸钾贫液代替碱洗段NaOH后，在保证煤气中的H2S含量达标的前提下，NaOH消耗量降低为零，大幅降低了生产成本；同时，原碱洗段产生的脱硫废液量降低为零，脱硫废液的总产生量降低80%以上，减少了环境污染。

Description

真空碳酸钾法焦炉煤气脱硫的优化工艺及其设备
技术领域
本发明涉及焦炉煤气净化技术，具体地指一种真空碳酸钾法焦炉煤气脱硫的优化工艺及其设备。
背景技术
真空碳酸钾脱硫是一种湿式脱硫工艺，因其脱硫效率高，在国内焦化厂得到广泛应用。该工艺使用碳酸钾溶液直接吸收焦炉煤气中的H2S和HCN等酸性气体，然后用NaOH溶液对煤气进行二次洗涤，以使煤气中H2S含量达到要求。煤气脱硫塔分为两段，下部碳酸钾吸收段和上部氢氧化钠碱洗段。煤气自下而上先流经吸收段与碳酸钾贫液逆流接触，使煤气中的90%以上的H2S、HCN、CO2等酸性气体被吸收，随之碳酸钾贫液转化成吸收了大量H2S的碳酸钾富液；上部氢氧化钠碱洗段用稀释过的氢氧化钠选择性地吸收煤气中剩余小部分H2S等酸性气体，使脱硫后煤气中H2S≤200mg/m3。吸收了酸性气体的富液进入再生塔进行解析得到碳酸钾贫液，再回碳酸钾吸收段循环使用。
各个焦化厂的真空碳酸钾脱硫工艺运行情况不尽相同，该工艺虽然脱硫效果较好，但普遍面临煤气净化碱耗高，碱洗段要消耗大量的NaOH碱液，致使药剂成本过高；且洗涤煤气后的废碱液携带大量盐类、有机物等，该脱硫废碱液很难处理，而废碱液携带走的大量硫元素则导致了硫资源的浪费。目前国内研究重点在于脱硫废液的处理技术，常规处理是将脱硫废碱液送到生化水处理***，脱硫废碱液给生化水处理***造成极大冲击，导致生化***微生物活性大大降低，引起出水水质的恶化，而对于如何从源头上通过工艺优化大幅减少脱硫废液的产生，在国内尚属空白。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的问题提供一种真空碳酸钾法焦炉煤气脱硫的优化工艺及其设备，以降低真空碳酸钾脱硫工艺的碱耗，并减少脱硫废液量。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种真空碳酸钾法焦炉煤气脱硫的优化工艺，它包括如下步骤：
1）采用碳酸钾贫液作为脱硫剂在脱硫塔下段与焦炉煤气气流逆向接触，碳酸钾贫液吸收焦炉煤气中的酸性气体后生成脱硫富液；
2）将KOH溶液加入由步骤1）得到的脱硫富液中充分混合，再将此混合液输送至再生塔再生，使酸性气体从脱硫富液中解吸出来，得到再生的碳酸钾贫液；
3）将步骤2）中再生的碳酸钾贫液分流，一部分碳酸钾贫液输送至脱硫塔下段，与焦炉煤气气流逆向接触，循环回用；
4）将步骤2）中再生的碳酸钾贫液的另一部分输送至脱硫塔上段与焦炉煤气气流逆向接触，进行二次洗涤，循环回用。
进一步地，所述碳酸钾贫液的pH值为11.5~12.5。
更进一步地，所述碳酸钾贫液中H2S的含量为：0.3~0.8g/L，碳酸钾的含量为：60~80g/L。
为实现上述工艺而设计的真空碳酸钾法焦炉煤气脱硫设备，包括用于吸收焦炉煤气中酸性气体的脱硫塔和用于使脱硫富液再生的再生塔，所述脱硫塔下段底部的脱硫富液出口与富液槽的输入端相连，所述富液槽的输出端与再生塔顶部的富液入口连通，所述再生塔底部的贫液出口与脱硫塔下段顶部的贫液入口连通，所述脱硫塔上段顶部的洗涤液入口与碱槽的输出端相连，所述脱硫塔上段底部的洗涤废液出口与碱槽回液口连通，所述碱槽的输入端与再生塔底部的贫液出口连通。
进一步地，所述富液槽的输出端通过换热器的热介质管路与再生塔顶部的富液入口连通；所述再生塔底部的贫液出口通过换热器的冷介质管路与脱硫塔下段顶部的贫液入口连通。
进一步地，所述碱槽顶部设有溢流口，所述溢流口与所述富液槽的碱液进口连通。从碱槽溢流口溢流出来的洗涤贫液从富液槽的碱液进口进入脱硫-再生大循环。
更进一步地，所述富液槽顶部设有钾盐补充口。由于碳酸钾溶液在吸收-再生循环中会发生副反应产生不可再生盐，因此，通过在富液槽中补充钾盐来调整脱硫液的质量。
本发明中，焦炉煤气自下而上进入脱硫塔后，吸收焦炉煤气H2S、HCN、CO2等酸性气体，其主要反应为：
K2CO3+H2S→KHCO3+KHS
K2CO3+HCN→KCN+ KHCO3
K2CO3+CO2+H2O→2KHCO3
吸收了酸性气体的富液与再生塔底出来的热贫液换热后，由顶部进入再生塔再生，再生塔在真空和低温下运行，富液与再生塔底上升的水蒸气接触，使酸性气体从富液中解吸出来，其反应如下：
KHCO3+KHS→K2CO3+H2S
KCN+ KHCO3 →K2CO3+HCN
2KHCO3 →K2CO3+CO2+H2O
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
其一，传统真空碳酸钾脱硫工艺利用NaOH溶液进行二次洗涤，利用NaOH溶液洗涤时，由于碱洗段和脱硫段脱硫剂的不同（上部为钠盐，下部为钾盐），经碱洗段后的NaOH碱洗液不能进入脱硫-再生循环***而只能外排，因此，废液量较大。而利用***产生的强碱性碳酸钾脱硫贫液代替碱洗段NaOH后，碱洗段和脱硫段脱硫剂都为钾盐，洗涤后碳酸钾脱硫贫液由于能够重回脱硫-再生循环***，原碱洗段产生的脱硫废液量降低为零，脱硫废液的总产生量降低80%以上。
其二，利用***产生的强碱性贫液代替碱洗段NaOH后，在保证净化后煤气中的H2S含量达标的前提下，***NaOH消耗降低为零，节约了大量药剂费用，大幅降低了生产成本。
其三，原来以S2-形式随NaOH废碱进入焦化废水的部分硫元素可以以酸气的形式进入后续工艺生产硫磺或硫酸，提高了产品的收率。
其四，本发明将脱硫废液污染治理的思路从终端处理转至工艺过程优化，最小化脱硫废液产生量，实现过程清洁生产，在源头上使脱硫废液产生量最小化，本发明减少了环境污染，对提高我国煤气净化技术水平具有重大意义。
附图说明
图1为真空碳酸钾法焦炉煤气脱硫设备的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明，但是本发明并不限于下述实施例。
图1中所示的真空碳酸钾法焦炉煤气脱硫设备，包括用于吸收焦炉煤气中酸性气体的脱硫塔1和用于使脱硫富液再生的再生塔2，所述脱硫塔1下段底部的脱硫富液出口3与富液槽4的输入端相连，所述富液槽4顶部设有钾盐补充口12，所述富液槽4的输出端通过换热器15的热介质管路与再生塔2顶部的富液入口5连通，所述再生塔2底部的贫液出口6通过换热器15的冷介质管路与脱硫塔1下段顶部的贫液入口7连通，所述脱硫塔1上段顶部的洗涤液入口8与碱槽9的输出端相连，所述脱硫塔1上段底部的洗涤废液出口10与碱槽9回液口16连通，所述碱槽9的输入端与再生塔2底部的贫液出口6连通，所述碱槽9顶部设有溢流口11，所述溢流口11与所述富液槽4的碱液进口17连通。
上述设备的工艺流程如下：焦炉煤气自下而上先流经脱硫塔1与从脱硫塔下段顶部的贫液入口7进入的碳酸钾贫液逆流接触，焦炉煤气经过脱硫塔1下段后，其中90%以上的H2S、HCN、CO2等酸性气体被吸收，碳酸钾贫液转化成吸收了大量H2S的碳酸钾富液，碳酸钾富液经脱硫塔1下段底部的脱硫富液出口3泵入富液槽4中；富液槽4顶部开有钾盐补充口12，为补充***钾盐，将KOH溶液由计量泵以恒定流速从钾盐补充口12打入富液槽4中与脱硫富液进行充分混合，然后该混合液通过换热器15换热后再经再生塔2顶部的富液入口5泵入再生塔2中进行解吸，得到再生后的碳酸钾贫液，该再生贫液的pH值为11.5~12.5，其中H2S的含量为：0.3~0.8g/L，碳酸钾的含量为：60~80g/L；从再生塔2底部出来的再生后的碳酸钾贫液一部分经再生塔2的贫液出口6，从脱硫塔1下段顶部的贫液入口7回到脱硫塔1下段循环脱硫；同时，用碱液泵将另一部分再生后的碳酸钾贫液经再生塔2的贫液出口6打至碱槽9贮存，然后将碱槽9内的碳酸钾贫液以恒定流速从脱硫塔1上段顶部的洗涤液入口8输送入脱硫塔1上段，与焦炉煤气逆流接触，喷洒吸收焦炉煤气中剩余的小部分H2S等酸性气体，进行二次洗涤。净化达标后的焦炉煤气从脱硫塔顶部排出进入后续工序，吸收了酸性气体的贫液经脱硫塔1上段底部的洗涤废液出口10再由碱槽9的回液口16流回碱槽9进行多次循环使用。其中，为保证脱硫塔1上段循环中对H2S的洗涤效果，再生塔2底部出来的碳酸钾贫液以恒定流量连续补充至碱槽9中，碱槽9顶部设有溢流口11，该溢流口11与富液槽4的碱液进口17连通，碱槽9通过溢流形式经溢流口11外排部分洗涤贫液进富液槽4，碱槽9中的外排洗涤贫液与脱硫塔1下段出来的脱硫富液一起送至再生塔2再生，即：碱槽9中的外排洗涤贫液再进入了脱硫-再生大循环***中。为保证碱槽9液位平衡和洗涤贫液质量，碱槽9中贫液补加量和外排量相等，并根据塔后煤气总管中H2S浓度适时调整贫液的补充量；再生塔2底部从贫液外排口13处定期外排部分贫液，从再生塔2顶部酸气排出口14排出的酸气进入克劳斯炉生产硫磺或硫酸。
本发明方法相比较现有的真空碳酸钾法焦炉煤气脱硫工艺，取消了脱硫塔1上段***碱洗段的NaOH药剂，改为由***再生塔2塔底的再生后碳酸钾贫液；利用再生塔2底部出来的碳酸钾贫液代替碱洗段NaOH碱液后，碱洗段排出的洗涤液可以在碱洗段进行小循环，也可以直接进入脱硫-再生大循环中，从而使得碱洗段产生的脱硫废液量为零；***煤气处理量为1.5×105m3/h，进口H2S浓度为5~7g/ m3，处理后煤气中H2S浓度为150~200mg/ m3，满足后续工艺对煤气中H2S小于200 mg/m3的工艺要求，且***NaOH碱耗降低为零。

Claims (5)

1.一种真空碳酸钾法焦炉煤气脱硫的优化工艺，其特征在于：它包括如下步骤：
1）采用碳酸钾贫液作为脱硫剂在脱硫塔下段与焦炉煤气气流逆向接触，碳酸钾贫液吸收焦炉煤气中的酸性气体后生成脱硫富液；
2）将KOH溶液加入由步骤1）得到的脱硫富液中充分混合，再将此混合液输送至再生塔再生，使酸性气体从脱硫富液中解吸出来，得到再生的碳酸钾贫液，所述碳酸钾贫液中H2S的含量为：0.3～0.8g/L，碳酸钾的含量为：60～80g/L；
3）将步骤2）中再生的碳酸钾贫液分流，一部分碳酸钾贫液输送至脱硫塔下段，与焦炉煤气气流逆向接触，循环回用；
4）将步骤2）中再生的碳酸钾贫液的另一部分输送至脱硫塔上段与焦炉煤气气流逆向接触，进行二次洗涤，循环回用。
2.根据权利要求1所述的真空碳酸钾法焦炉煤气脱硫的优化工艺，其特征在于：所述碳酸钾贫液的pH值为11.5～12.5。
3.一种为实现权利要求1所述工艺而设计的真空碳酸钾法焦炉煤气脱硫设备，包括用于吸收焦炉煤气中酸性气体的脱硫塔（1）和用于使脱硫富液再生的再生塔（2），其特征在于：所述脱硫塔（1）下段底部的脱硫富液出口（3）与富液槽（4）的输入端相连，所述富液槽（4）的输出端与再生塔（2）顶部的富液入口（5）连通，所述再生塔（2）底部的贫液出口（6）与脱硫塔（1）下段顶部的贫液入口（7）连通，所述脱硫塔（1）上段顶部的洗涤液入口（8）与碱槽（9）的输出端相连，所述脱硫塔（1）上段底部的洗涤废液出口（10）与碱槽（9）回液口连通，所述碱槽（9）的输入端与再生塔（2）底部的贫液出口（6）连通，所述碱槽（9）顶部设有溢流口（11），所述溢流口（11）与所述富液槽（4）的碱液进口连通。
4.根据权利要求3所述的真空碳酸钾法焦炉煤气脱硫设备，其特征在于：所述富液槽（4）的输出端通过换热器（15）的热介质管路与再生塔（2）顶部的富液入口（5）连通；所述再生塔（2）底部的贫液出口（6）通过换热器（15）的冷介质管路与脱硫塔（1）下段顶部的贫液入口（7）连通。
5.根据权利要求3或4所述的真空碳酸钾法焦炉煤气脱硫设备，其特征在于：所述富液槽（4）顶部设有钾盐补充口（12）。
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